专利名称：通过连续撞击进行标记的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一个利用连续撞击来进行标记的设备。
背景技术：
人们熟知，利用在物体上连续地压上一个尖端可以在此物体上做标记。同时，装有此尖端的前端将被移动，这个移动是顺着所需要的图案而进行的。在操作的最后，标记就由一个连续的撞击的空心轨迹组成，这其中大部分是连接的。
尖端的驱动可以是气动的，这使得现在有两种引导模式成为可能。这两种模式中的第一种可以被认为是不连续的或者“点-点”的，这种模式在每次撞击以前会将所述前端停下。在第二中引导模式中，做标记时撞击的节奏是由预先设计好的频率来决定的，而前端会不停地移动。可以看出，在这第二种可以被看成连续工作的引导模式中，尽管做标记的质量不及第一种模式，但做标记的速度会比第一种要快得多。
做标记用的尖端还可以借助电磁铁来驱动。在这种情况下，只会有上文中那种点-点的模式。这是因为尖端不能在足够高的频率下振动，而这个频率是为了节约时间采用连续模式所必需的。
就这一条来看，电磁铁以足够的能量来驱动尖端进行正确的标记所需要的时间必须被减少。这所以就至少是本发明所希望达到的目标之一。
发明内容
要达到目标，本发明涉及一个利用连续撞击来做标记的设备，这包括
一个可以撞击物体来做标记的尖端，一个用来驱动撞击尖端的电磁铁，和一个用来给电磁铁供电的电路，这个供电电路包括一个和电磁铁串联的受控开关，发明的特征在于，供电电路包括了用于提供一个大于标称电压的电压给电磁铁的装置，以及一个限流器，该限流器通过维持电磁铁的电流强度在某一阈值之下来保护电磁铁。
通过阅读下面说明，本发明将更容易被理解。这些说明仅仅通过例子和对参考附图来阐述。在这些附图中图1是一个基于本发明的一个标记设备的示意图，这个标记设备包括一个用来驱动尖端以撞击被标记物体的电磁铁。
图2示意性地表示一个图1中的标记设备所包含的电路；和图3表示电磁铁中的电流强度关于时间的波形。
具体实施例方式
现在参考附图，图1中所示的标记设备包括一个机构1，机构1用来标记物体，如金属板2，此标记设备还包括一个单元3用来引导机构1。机构1中的匣子4包含了用来移动可动前端5的装置，这里移动有X方向和Y方向。
在图2中示意性描述的这个前端5实际上是大家熟知的，它包括了一个可动尖端6，用来撞击板2以在其上留下空心撞击轨迹。前端5还包括了一个电磁铁7，这在图1中是看不见的。电磁铁7种的芯8是可动的，可用来控制决定尖端6的部分以迫使尖端6向板2的方向移动。
电磁铁7由电路9供电，电路9在图2中有描述。根据本发明，这个电路9包含一个提供交流电压UE的电源10，和一个用Latour倍压器(doubler)11构成的升压器，这个倍压器的输入端和电压源10的管脚连接在一起，倍压器11的输出端接在主回路上，在主回路中电磁铁7和一个由晶体管12构成的可控开关串联在一起。
需要选择电压源10和倍压器11以使得倍压器11输出端的电压Us要比电磁铁7的标称电压要大得多。例如，这个输出电压Us可能在量级上是电磁铁7的标称电压的好几倍。
一般认为电磁铁7的标称电压意味着能够不损坏电磁铁7而能加上的不确定的最大电压。在实际中，这个标称电压是电磁铁的设计参数。它也可以用足够长时间的测试来测得。
晶体管12组成了限流器13的一部分，限流器13用来限制电磁铁7中的电流强度I7。这个限流器13进一步包括一个与电磁铁7并联的飞轮二极管(free wheel diode)14，和一个在主回路中与电磁铁7串联的的电阻15。此外，限流器13还提供了用来产生参考电压U16的装置16和一个比较器17。装置16和比较器17连接在一起，这样比较器17可将参考电压U16和电阻15的端电压U15进行比较。比较器17的输出被间接地连接到晶体管的控制电极，或者是栅电极。更精确一点说，它是被连接到逻辑操作18的两个输入中的一个，逻辑操作18的输出连接在晶体管12的控制电极上。
需要选择参考电压U16的值等于电阻15中流经最大电流Imax时的端电压U15，在主回路中，这个最大电流Imax即是不超过限流器13限制的最大电流。如果电磁铁7中的电流I7比Imax小，那么电阻15的端电压U15就比参考电压U16小，比较器就会发出指令让晶体管12继续维持关闭状态。相反情况时，它就发出指令让晶体管12打开。
电阻15(测量支路)的存在只是为了使测量电磁铁7中电流强度I7成为可能，理想的情况时它的存在只是轻微地影响到电路的总体功能。尤其是它的选值使得它的端电压U15和倍压器11的输出Us相比可以忽略或很低。
Latour倍压器11按熟知的方式包括两个电容19和20，和两个整流二极管21和22。电压源10提供并联的两支路。第一支路由串联的二极管21和电容20组成，第二支路由并联的二极管22和电容19组成，电容19的一个管脚和电容20的一个管脚连在一起。倍压器11的输出电压Us被由电容19和电容20组成的电路的管脚所收集。它供电给主回路，这里主回路包括晶体管12和电磁铁7。Latour倍压器的功能是熟知的。
一个微控制器23被用来控制电磁铁7的工作。要达到此目的，它的一个输出端，即24，通过计时器25被连接到逻辑操作18的另一个输入端。这个逻辑操作18属于“逻辑与”类型，也就是说是用来确认两种情形的同时发生。更准确一点讲，它只有在同时接收到比较器17和计时器25的指令时，才会执行维持晶体管12关闭的指令。
这个微控制器23也被用来控制风扇26、电致发光二极管27和晶体管28，这些控制是根据由电热调节器29发出的信号来操作的，这里电热调节器29提供了测量尖端6附近区域温度的装置。更准确一点讲，只要温度已经超过第一个预设的阈值，它就使风扇26开始工作，以传送空气到尖端6上来实现制冷。只要电热调节器29测得的温度低于第二个预设的阈值，它就将风扇26关闭，这第二个预设阈值低于第一个阈值。如果温度超过了第三个阈值，微控制器23就开启电致发光二极管27，同时关闭晶体管28，以指示故障，因为第三个阈值如果被超过，尖端6会很快损坏。
微控制器23包括用来对它编程的输入管脚30和用来接收来自引导单元3的指令的三个输入管脚31。
除了电压源10以外，组成供电电路9的其他部分，包括逻辑操作18、计时器25和微控制器23都处于电路板32上，电路板32安装在匣子4中，也就是前端5的附近区域。
现在就要讲述图2所示电路9的功能，忽略前面提到的主回路中的电阻15，同时还要参考图3。图3表示电磁铁7中电流I7在t时间内的变化情况。
当微控制器23发出维持晶体管12打开的指令，这个指令将被系统地传经计时器25、逻辑操作18，最后到达晶体管12。这一过程发生在图3的C1部分。电容19和20被充电，直到它们的端电压Us等于交流电压源UE的幅值的两倍。当主回路中的电流为零，比较器17发出指令维持晶体管12关闭，此时这个指令不通过逻辑操作18来传输。
当微控制器23给出关闭晶体管12的指令，计时器25被激发并发出指令到逻辑操作18。当这个比较器18接收到同时来自计时器25和比较器17的关闭晶体管12的信号，它就会关闭晶体管12。电压Us施加在电磁铁7的管脚上，电容19和20在这些管脚上被放电。这一过程发生在图3中的C2部分。
只要电压Us明显大于电磁铁7的标称电压，电磁铁7所获得的功率和相应的可动芯8的加速度也就会明显大于电磁铁7的端电压和标称电压在同一量级的情况。可以推断，驱动尖端6所必需的时间会缩短，这一缩短尤其是指和前言中提到的利用电磁铁的先前的技术相比。
这样，根据上文所述的连续模式来引导标记就变得很吸引人，这一引导特指微控制器23发送到晶体管12的周期性信号。在一个周期T内，这个信号包括了交替的让晶体管关闭的信号和让晶体管开启的指令。在图3中，让晶体管12关闭和开启的指令所占用的区间分别被记为αT和(1-αT)。
只要处在图3所示的曲线的C2部分，电流I7就会迅速增大直到达到最大电流Imax为止。从那时开始，只要逻辑操作18接收了来自计时器25的令晶体管12关闭的指令，限流器13就会限制电流强度I7在最大值Imax(图3中曲线的C2部分)，这样就可以保护电磁铁7不被过大的电流损毁。
只要逻辑操作18一接收到来自微控制器23，经由计时器25传来的开启晶体管12的指令，晶体管12就会立刻被打开，电磁铁7也就被去磁，同时产生一个流经飞轮二极管14的且迅速减小的电流I7，这些对应着图3所示曲线的C4部分。
选择周期T可以获得所需的撞击频率。选择T在8毫秒和100毫秒之间是合适的，当然更推荐在12毫秒和40毫秒之间。循环比α决定了可动芯8的加速时间长短，这也就使得调整尖端6撞击板2的能量的调整成为可能。
当然，标记也可以用点-点的方式来引导。在这种情况下，微控制器23只有在前端5停止的时候才会发出关闭晶体管12的指令。
计时器25在微控制器23发生错误时候充当保护装置，这个操作是通过在超过预设时间后不再传送维持晶体管12关闭的指令来实现的。
除了构成倍压器11的一部分以外，电容19和20还用来存储为了提供足够功率所需的能量，这个功率提供是指在期望的时间间隔内，在微控制器23已经发出关闭晶体管12的指令以后。需要指出的是，利用倍压器11来升高电压可以在储能不变的前提下降低电容19和20的电容值大小，这将使减小电路板32的尺寸成为可能。
此外，倍压器11的使用还可以使电压源10的电压Us对使用者低的足够安全(安全电压)，这一点当电源10位于机构1以外时显得更加有利，比如电源位于引导单元3中。
在本发明的优点中，有一点需要强调，这就是它使得增大功率也就是增大提供给可动芯8和尖端6的能量成为可能，这是指和前言中提到的利用电磁铁的先前的技术相比。不管是采用点-点模式还是连续模式，这个优点都是切实的。例如，这一优点可以使增大空心撞击轨迹的深度成为可能。
本发明不仅仅局限于上述的实现方式。尤其是在逻辑操作部件18的辅助下，晶体管12可以实现双功能。一方面，它构成了限流器13的一部分。另一方面，它构成了供电电磁铁7的电路的一部分。所以，晶体管12和逻辑操作部件18可以用两个可控开关(例如晶体管)来代替，这两个可控开关和电磁铁7串联在主回路中，其中一个由计时器25控制，另一个由比较器17控制。
权利要求
1.利用连续撞击进行标记的设备，包括一个用来撞击被标记物体(2)的尖端(6)，一个用来驱动撞击尖端(6)的电磁铁(7)，和一个用来给电磁铁(7)供电的电路(9)，这个供电电路(9)包括一个和电磁铁(7)串联的受控开关(12)，特征在于，供电电路(9)包括了供给电磁铁(7)电压的装置(10，11)，这里所提供的电压(U7)要比电磁铁(7)的标称电压高，供电电路还包括一个限流器(13)，该限流器被配置为保持电磁铁(7)中的电流(I7)的强度在一个预定的阈值(Imax)之下，从而保护电磁铁(7)。
2.权利要求1中所述的设备，其特征在于所述的提供电压的装置包括一个电压源(10)和一个处于电压源(10)和电磁铁(7)之间用来提升电压的升压器(11)，升压器(11)包括两个用以存储来自电压源(10)的电能以及向电磁铁(7)释放电能的电容(19，20)。
3.权利要求2中所述的设备，其特征在于升压器(11)是所谓的Latour倍压器，电压源(10)用来提供交流电压，所述的电容(19，20)连接在一起以通过电磁铁(7)放电。
4.上述任意一个权利要求所述的设备，其特征在于它包括一个逻辑操作部件(18)来控制可控开关(12)，限流器(13)包括该可控开关(12)、一个飞轮二极管(14)、一个和电磁铁串联的电阻、用来产生参考电压(U16)的装置、用来比较电阻(15)的端电压(U15)和参考电压(U16)的比较器，该比较器还在电阻(15)的端电压(U15)小于参考电压(U16)时向逻辑操作(18)发出维持可控开关(12)关闭的第一指令，所述逻辑操作部件(18)只有在同时接收到指示可控开关(12)关闭的第一和第二指令的时候才关闭可控开关(12)，飞轮二极管(14)置于包括电磁铁(7)但不包括可控开关(12)的回路中。
5.上述任意一个权利要求所述的设备，其特征在于它包括了向可控开关(12)产生周期信号的装置(23)，在一个周期(T)内，这个信号连续地包含一个维持可控开关(12)关闭和一个维持可控开关(12)打开的指令，周期(T)应该在8毫秒和100毫秒之间。
6.权利要求5所述的设备，其特征在于它包括了一个安全计时器(25)，这个计时器置于产生周期信号的装置(23)的下游，这个计时器在超过预设时间间隔后会停止指示维持可控开关(12)关闭的指令的传送。
全文摘要
根据本发明的标记设备包括一个用来撞击被标记物体(2)的尖端(6)，一个用来驱动撞击尖端(6)的电磁铁(7)，和一个用来给电磁铁(7)供电的电路(9)，这个供电电路(9)包括一个和电磁铁(7)串联的受控开关(12)，供给电磁铁(7)电压的装置(10，11)，这里电压(U
文档编号H01F7/08GK1449967SQ0310761
公开日2003年10月22日 申请日期2003年3月21日 优先权日2002年3月22日
发明者帕特里克·奥雷, 毛里克·勒泰范 申请人:特赫尼弗公司